很多水泥企業(yè)選擇在C2預(yù)熱器出口噴氨水來降低SO2排放水平,部分企業(yè)確實證明有一定脫硫效果,但是有些企業(yè)卻沒有效果。在此想討論下,在C2出口噴氨水是否具有脫硝效果。
(1)氨法脫硫
氨法煙氣脫硫技術(shù)是世界上商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方法之一。該工藝既可高效脫硫又可以部分脫除煙氣中的氮氧化物,副產(chǎn)物為硫酸銨,實現(xiàn)資源回收利用,是控制酸雨和二氧化硫污染最為有效和環(huán)保的濕法煙氣脫硫技術(shù)。
(以上內(nèi)容來自于百度百科)
可見氨法脫硫技術(shù)是在多個行業(yè)得到應(yīng)用的成熟的脫硫技術(shù)。但是氨法脫硫本身需要建立自身的脫硫系統(tǒng),常見的氨法脫硫系統(tǒng)如下圖所示。
(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
由上圖可知,氨法脫硫是將排放煙氣通入吸收塔中,利用液氨(而不是氨氣本身)與SO2發(fā)生液氣反應(yīng),來脫除SO2的。多余的液氨則循環(huán)利用,產(chǎn)生通過離心、干燥等形成硫酸銨產(chǎn)品。
相關(guān)反應(yīng)方程如下所示:
吸收反應(yīng):
NH3?+ H2O+ SO2→ (NH4)2SO3
(NH4)2SO3+ SO2?+H2O→ NH4HSO3
NH4HSO3?+ NH3→(NH4)2SO3
氧化反應(yīng):
(NH4)2SO3?+ O2→(NH4)2SO4
需要注意的是,氨法脫硫溫度很低,一般入口煙氣溫度會控制在100℃左右(當(dāng)然低于100℃更有利脫硫),出口煙氣溫度一般在45-55℃,往往還需要通過對煙氣再加熱至70℃左右再排放。
而水泥C2出口溫度往往在460-480℃,在如此高的溫度內(nèi)噴氨水能脫硫嗎?可以的話,其原理又是什么呢?
(2)水泥預(yù)熱器噴氨水脫硫
首先可以肯定的一點是,噴入C2預(yù)熱器出口的氨水,將會發(fā)生汽化反應(yīng),形成氨氣NH3。
那么是氨氣與SO2在此發(fā)生反應(yīng)嗎?
答案應(yīng)該是否定的!
原因很簡單,如果反應(yīng)的話,其反應(yīng)產(chǎn)物是什么呢?硫酸銨?亞硫酸銨?亞硫酸氫銨?
但是硫酸銨280℃開始分解,513℃完全分解,放出氨氣、氮氣、二氧化硫及水。因此如果反應(yīng)產(chǎn)物是硫酸銨,就算形成也馬上會發(fā)生分解!
數(shù)據(jù)來源于:范蕓珠,?曹發(fā)海.?硫酸銨熱分解反應(yīng)動力學(xué)研究 [J]. 高?;瘜W(xué)工程學(xué)報, 2011,25(2):341-346.?
亞硫酸銨的分解溫度為60-70℃,亞硫酸氫銨沒有查到,但是百度百科上說是“遇熱分解放出二氧化硫”。因此更不可能是亞硫酸銨或者亞硫酸氫銨了。
那么在C2出口處噴氨水會有脫硫效果嗎?
應(yīng)該是會有的,但是效果會很差,而且氨水與SO2的反應(yīng)不是發(fā)生在C2預(yù)熱器出口,而是在C1出口至生料磨入口,即余熱鍋爐、增濕塔、連接管道等。因為在C2-C1區(qū)間,溫度太高,就算會發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)物也會馬上分解;而在生料磨內(nèi)或者出生料磨后,雖然溫度降低有助于氨氣與SO2的反應(yīng),但是在生料磨內(nèi)NH3會被生料大量吸附,導(dǎo)致出口NH3含量降低。(當(dāng)然,如果NH3含量充足的話反應(yīng)效果應(yīng)該更佳!因為此時煙氣溫度低且水分含量高)
除此,在C2出口噴入含20%水分的氨水,有助于增加煙氣中水分含量,這對于預(yù)熱器內(nèi)CaCO3對SO2的吸收反應(yīng)、生料磨內(nèi)生料對SO2的吸收都是有利的。
還有一點需要注意,假設(shè)NH3能夠與SO2發(fā)生反應(yīng),那么形成的產(chǎn)物硫酸銨等應(yīng)該會隨生料一起進入C2、C3、C4、分解爐等,隨著溫度越來越高,其必然會發(fā)生分解,從這個層面來講即使噴氨水能夠脫硫,效果也會非常弱。
總之,即使在C2出口噴入氨水,從煙囪處看到了一定的脫硫效果,也不一定是NH3與SO2反應(yīng)所致,可能只是煙氣中水分增大,促進了生料與SO2的反應(yīng);或者是生料磨出口的NH3依舊很多,在生料磨出口至煙囪位置,逃逸的NH3(包括SNCR噴入氨水及C2出口噴入氨水)與SO2發(fā)生了反應(yīng)。